3D列印如何改變阿拉伯醫療發展

自 2017 年以來, Sinterex一直處於杜拜醫療3D列印的前沿。如今,他們是一個由16名醫生和工程師組成的團隊,使用六台Formlabs 3D列印機,與杜拜衛生局(DHA),阿拉伯聯合大公國(UAE)領先的公共衛生保健機構合作。此外,它們是杜拜3D列印戰略聯盟的一部分,該聯盟在阿拉伯積極推廣3D列印。

根據FREOPP世界醫療創新指數,阿拉伯的衛生系統具有「出色的」財政可持續性和公共醫療支出,但在醫療發展、醫療數位化和接觸新療法方面則處於「待加強」。Sinterex的使命便是改變這種現狀,與最具創新性、前瞻性和創造力的臨床醫生合作,並且經常處理阿拉伯大海灣地區最複雜的病例。

迄今為止,Sinterex的大部分經驗都是關於手術計劃的解剖模型。該團隊正在使用分割軟體獲取患者的CT或磁振造影數據,以隔離感興趣的特定解剖特徵。他們使用3D列印來生產模型、手術導板或患者特定的植入物。在所有優點中,模型對於患者的理解和交流尤為重要。此外,有一個模型來製訂手術計劃對手術成功有很大的影響。

 

案例研究:使用3D列印製作惡性骨腫瘤的3D模型

骨腫瘤是一種在軟骨中形成的骨癌。它通常從骨盆(髖骨之間)、肩部、肋骨或手臂和腿的長骨末端開始。骨腫瘤是繼骨髓瘤和骨肉瘤之後第三大常見的原發性骨惡性腫瘤,佔原發性惡性骨腫瘤的 20% 至 27%。

一位年輕的菲律賓女士在結婚四年後未能懷孕,她決定去看婦科醫生,經過初步調查,她發現了盆腔腫塊。就在此時,患者被介紹給Mohamed Ahmed Mashhour 博士,他是一位骨科顧問醫生,專攻肌肉骨骼和軟組織腫瘤的骨科腫瘤學,擁有 26 年的經驗。

透過磁振造影進行全面的比對研究後,研究團隊發現一個巨大的盆腔腫塊來自坐恥枝並侵入盆腔內部,部分位於盆腔外部。

▲帶有3D虛擬模型和紅色大骨盆腫塊的磁振造影。

「腫塊在骨盆深處,可以從腹部觸診。它正在上升,幾乎越過肚臍。」Mashhour 博士說。一個多學科團隊,包括一名血管外科醫生、一名婦產科顧問、內科腫瘤學家和放射腫瘤學家,在 NDT 中廣泛討論了該病例。由於腫瘤的範圍,關於是否進行手術存在很多爭論。

「作為一名腫瘤外科醫生,我們會研究圖像並進行大量準備。這就是為什麼我需要每一種工具來製訂、修改或協助決策。歸根結底,我重視任何能夠獲得最精確手術計劃的東西,為我的患者避免併發症、錯位和其他問題,」Mashhour 博士說。

▲有著3D虛擬模型的電腦斷層,腫瘤以藍色突出顯示。

腫瘤佔骨盆的80%以上,並超出骨盆區域。主要血管纏繞在腫瘤塊內。如果切除,它們可能會縮回骨盆腔並導致致命的出血。

這就是3D模型派上用場的時候。結果顯示當時的腫瘤是不可切除的。Mashhour 博士的團隊也得知他們無法進行手術。然而,他們很高興3D列印幫助他們做出了科學決策。事實上,對於這種特殊情況,避免手術是正確的做法。

Mashhour 博士認為,3D建模在骨科腫瘤學領域的概念確實是一個絕妙的想法,並表示這是一項創新技術。

在過去,我們曾經為腫瘤患者提供所謂的客製義肢。看著病人做核磁共振進行測量,然後將這些測量結果發送給製造商,再為該患者製作一個相同大小的客製模板模型。通常需要一個半月或兩個月左右,而在此期間,腫瘤尺寸會發生變化。但是多虧了3D列印,現在我們可以快速製作模型來查看真實大小的腫瘤,解決二維圖像無法幫助的問題。」- Mashhour 博士

 

3D 腫瘤模型製作方式

Sinterex 將磁振造影和電腦斷層結合在一起便能非常清楚地了解患部的情況。該模型由不同樹脂組合列印的五六個不同物件組成。白色樹脂用於製作白骨。柔性50A樹脂用於製作器官。最後,模型的一部分使用丙烯酸塗料作為底蓋進行塗漆,最後噴涂光澤以獲得漂亮的光澤表面。

例如,當 Sinterex 執行長 Julian Callanan 在一場腎臟手術前展示模型時,他知道其他外科醫生對血管結構特別感興趣,這就是為什麼繪畫過程非常有幫助。它可以幫助他們理解他們所看到的。

我發現最有力的一件事是查看電腦斷層或磁振造影格式,然後將其與3D模型進行對比。醫療專業人員花費大量時間培訓並成為閱讀電腦斷層或磁振造影數據的專家。但人腦習慣三個維度。它生活在一個三維世界中。要將呈現在三個獨立平面上的 2D圖像構建成您腦海中的準確 3D 圖像,我認為幾乎是不可能的。這確實是 3D列印所做的令人難以置信的事情。」- Sinterex 執行長 Julian Callanan

模型的組裝其實相當複雜。事實上,Sinterex團隊必須製作小螺柱才能將不同的部分連接在一起並在它們之間建立正確的空間關係。 

此外,正確進行醫學成像可能是該過程中最具挑戰性的部分。「兩個人為此工作了三天。你可以想像所有的時間,所有的知識,所有的專業知識都被計入成本。現在有了人工智能,有一些了不起的公司正在自動化這個過程。可能需要手動檢查的細分只需單擊一下即可。隨著時間的推移,印刷和生產也變得越來越快,」Callanan 說。

 

精密手術在阿拉伯的未來展望

3D建模的使用在複雜的修正案例中非常有用,例如,醫生面臨即時挑戰的髖關節置換術或膝關節置換術。 

「複雜的案例、複雜的變形、管理不善的案例,這些都是3D列印脫穎而出的案例。儘管該技術在該地區仍處於領先地位,但它讓我想起了導航系統的早期階段,當時採用該工具的外科醫生有時比未採用該工具的外科醫生快 2-3 倍。現在是跟上步伐的時候了。」

看到3D列印對Mashhour博士的影響和他的反應,我們感到非常有力。我認為,經歷了這個過程並了解外科醫生有時會遇到的局限性以及他們面臨的挑戰,這真的很棒。Formlabs 技術在不同方面都非常出色。該設備價格實惠,列印機提供高品質物件,並且非常易於使用。我們在醫療方面和牙科領域都使用3D列印。」- Sinterex 執行長 Julian Callanan

Mohamed Mashhour 博士最後表示:「我對這項技術充滿熱情,我們需要加強它的出現和存在,因為它絕對有用。我們首先需要讓提供者接受它,然後使醫院將其考慮在內。」

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